資源簡介

(共67張PPT)
第44講 沉淀溶解平衡及圖像分析
【課標指引】
1.認識難溶電解質在水溶液中存在沉淀溶解平衡,了解沉淀的生成、溶解與轉化。
2.理解溶度積(Ksp)的含義,并能進行相關計算。
3.了解常見沉淀溶解平衡圖像的形式,能分析沉淀溶解平衡圖像,獲取關鍵信息,解決相關問題。
4.利用沉淀溶解平衡原理,分析圖像中離子濃度的關系、沉淀溶解平衡的移動方向并計算溶度積等。
考點一　沉淀溶解平衡及其應用
考點二　溶度積及其應用
目錄索引
考點三　沉淀溶解平衡圖像
素養發展進階
考點一　沉淀溶解平衡及其應用
必備知識 梳理
1.沉淀溶解平衡
(1)概念:在一定溫度下,當難溶強電解質溶于水形成________時,溶解速率和生成沉淀速率相等的狀態。
(2)影響沉淀溶解平衡的因素
①內因:難溶電解質本身的性質,這是決定因素。
②外因[以AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)　ΔH>0為例]:
外界條件 移動方向 平衡后c(Ag+) 平衡后c(Cl-) Ksp
升高溫度
加水稀釋
加入少量AgNO3
通入HCl
通入H2S
飽和溶液
正向
增大
增大
增大
正向
不變
不變
不變
逆向
增大
減小
不變
逆向
減小
增大
不變
正向
減小
增大
不變
2.沉淀溶解平衡的應用
情境思考BaCO3不溶于水,為什么不能作鋇餐
(1)沉淀的生成
①調節pH法:如除去NH4Cl溶液中的FeCl3雜質,可加入氨水調節pH至7~8,離子方程式為Fe3++3NH3·H2O═Fe(OH)3↓+3 。
②沉淀劑法:如用H2S沉淀Cu2+,離子方程式為________________________。
Cu2++H2S══ CuS↓+2H+
(2)沉淀的溶解
①酸溶解法:用離子方程式表示難溶于水的CaCO3可溶于鹽酸:CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O。
②鹽溶液溶解法:用離子方程式表示Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液: ________________________________________________。
③氧化還原溶解法:如不溶于鹽酸的硫化物Ag2S溶于稀硝酸:3Ag2S+8HNO3(稀)═6AgNO3+2NO↑+3S+4H2O。
④配位溶解法:如AgCl溶于氨水,離子方程式為_________________________________________________。
AgCl+2NH3·H2O══[Ag(NH3)2]++Cl-+2H2O
(3)沉淀的轉化
①鍋爐除垢:將CaSO4轉化為CaCO3,離子方程式為_________________________________________。
②礦物轉化:CuSO4溶液遇ZnS轉化為CuS,離子方程式為_________________________________________。
關鍵能力 提升
考向1 沉淀溶解平衡及影響因素
例1溶液中存在平衡:Ca(OH)2(s) Ca2+(aq)+2OH-(aq)　ΔH<0,下列有關說法正確的是(　　)
①升高溫度,上述平衡逆向移動
②向上述溶液中加入少量碳酸鈉粉末能增大鈣離子的濃度
③除去氯化鈉溶液中混有的少量鈣離子,可以向溶液中加入適量的NaOH溶液
④恒溫下,向上述溶液中加入CaO,溶液的pH升高
⑤給上述溶液加熱,溶液的pH升高
⑥向上述溶液中加入Na2CO3溶液,其中固體質量增加
⑦向上述溶液中加入少量NaOH固體,Ca(OH)2固體質量不變
A.①⑥ B.①⑥⑦ C.②③④⑥ D.①②⑤⑦
A
解析 加入碳酸鈉粉末會生成CaCO3,使Ca2+濃度減小,②錯誤;Ca(OH)2的溶度積較大,要除去溶液中的Ca2+,應將Ca2+轉化為更難溶的CaCO3,③錯誤;恒溫下Ksp不變,加入CaO后,溶液仍為Ca(OH)2的飽和溶液,pH不變,④錯誤;加熱,Ca(OH)2的溶解度減小,溶液的pH降低,⑤錯誤;加入Na2CO3溶液,沉淀溶解平衡向右移動,Ca(OH)2固體轉化為CaCO3固體,固體質量增加,⑥正確;加入NaOH固體平衡向左移動,Ca(OH)2固體質量增加,⑦錯誤。
C
考向2 沉淀溶解平衡的應用
例2(2023·廣東深圳統考)齲齒是牙釉質溶解后病菌乘虛而入的結果。已知牙釉質的主要成分是羥基磷灰石,口腔中存在如下平衡:
氟磷灰石的溶解度比羥基磷灰石小。下列有關說法中不正確的是(　　)
A.一定條件下,羥基磷灰石可以轉化為氟磷灰石
B.氟磷灰石可阻止齲齒的發生
C.使用添加NaF等氟化物的牙膏可以防治齲齒
D.當糖附著在牙齒上發酵時,會產生H+,所以多吃糖可以防治齲齒
D
解析 氟磷灰石的溶解度比羥基磷灰石小,添加NaF等氟化物的牙膏可以使羥基磷灰石轉化為氟磷灰石,A正確;氟磷灰石溶解度更小,有利于生成更堅硬的牙齒保護層,可阻止齲齒的發生,B正確;根據氟磷灰石的溶解度比羥基磷灰石小,使用添加NaF等氟化物的牙膏可以使羥基磷灰石轉化為氟磷灰石,防治齲齒,C正確;糖附著在牙齒上發酵時,會產生H+,根據Ca5(PO4)3OH(s)
5Ca2+(aq)+3 (aq)+OH-(aq),氫離子消耗氫氧根離子,使平衡正向移動,導致羥基磷灰石溶解,加重齲齒,D錯誤。
[對點訓練2] 為研究沉淀的生成及轉化,某小組進行如下實驗。關于該實驗的分析不正確的是(　　)
A.①濁液中存在平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq)
B.②中顏色變化說明上層清液中含有SCN-
C.③中顏色變化說明有AgI生成
D.該實驗可以證明AgI比AgSCN更難溶
D
解析 A項,根據信息,白色沉淀是AgSCN,存在沉淀溶解平衡:AgSCN(s) Ag+(aq)+SCN-(aq),故說法正確;B項,取上層清液,加入Fe3+出現紅色溶液,說明生成Fe(SCN)3,溶液中含有SCN-,故說法正確;C項,AgI是黃色沉淀,現象是產生黃色沉淀,說明有AgI產生,故說法正確;D項,可能是c(I-)·c(Ag+)>Ksp,出現沉淀,故說法錯誤。
考點二　溶度積及其應用
必備知識 梳理
1.溶度積和離子積
以AmBn(s) mAn+(aq)+nBm-(aq)為例:
項目 溶度積 離子積
定義 沉淀溶解的平衡常數 溶液中有關離子濃度冪的乘積
符號 Ksp Q
表達式 Ksp(AmBn)=________________,式中的濃度都是平衡濃度 Q(AmBn)=________________,式中的濃度都是任一時刻濃度
應用 判斷在一定條件下沉淀能否生成或溶解 ①Q>Ksp:溶液過飽和,有_______析出 ②Q=Ksp:溶液飽和,處于_______狀態 ③Qcm(An+)·cn(Bm-)
沉淀
平衡
未飽和
2.Ksp的影響因素
(1)內因:難溶物質本身的性質,這是主要決定因素。
(2)外因:只受_______影響,與其他外界條件無關。絕大多數難溶電解質的溶解是________過程,升高溫度,平衡向________方向移動,Ksp________。
溫度
吸熱
溶解
增大
關鍵能力 提升
考向1 溶度積大小的比較
例1分別進行下列操作,由現象得出的結論正確的是(　　)
選項 操作 現象 結論
A 將稀硫酸和Na2S反應生成的氣體通入AgNO3與AgCl組成的懸濁液中 出現黑色沉淀 Ksp(AgCl)>
Ksp(Ag2S)
B 向盛有2 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液的試管中滴加1 mL 0.1 mol·L-1 NaCl溶液,再向其中滴加4~5滴0.1 mol·L-1 KI溶液 先有白色沉淀生成,后又產生黃色沉淀 Ksp(AgCl)>
Ksp(AgI)
C 向AgI懸濁液中滴入Na2S溶液 固體變黑 Ksp(Ag2S)>
Ksp(AgI)
D 將H2S氣體通入濃度均為0.01 mol·L-1的ZnSO4和CuSO4溶液中 先出現CuS黑色沉淀 Ksp(CuS)<
Ksp(ZnS)
D
解析 生成的硫化氫會與硝酸銀溶液反應生成硫化銀沉淀,沒有沉淀的轉化,無法判斷Ksp(AgCl)、Ksp(Ag2S)的大小,A錯誤;AgNO3溶液過量,KI直接與AgNO3反應,無法判斷Ksp(AgCl)與Ksp(AgI)的大小關系,B錯誤;溶度積常數大的物質能轉化為溶度積常數小的物質,AgI懸濁液中滴入Na2S溶液,固體變黑,Ag2S與AgI雖屬于不同類型的沉淀,但Ksp(Ag2S)與Ksp(AgI)相差較大,故可以直接比較大小,說明Ksp(Ag2S)[對點訓練1] 25 ℃時,Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)=6.3×10-36, Ksp(ZnS)=1.6×10-24。下列有關說法正確的是(　　)
A.25 ℃時,CuS的溶解度大于ZnS的溶解度
B.25 ℃時,飽和CuS溶液中Cu2+的濃度為6.3×10-36 mol·L-1
C.向等物質的量濃度FeCl2、ZnCl2的混合溶液中加入少量Na2S,只有FeS沉淀生成
D.ZnS(s)+Cu2+(aq) CuS(s)+Zn2+(aq)的平衡常數為2.54×1011
D
(2)向0.10 mol·L-1硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉稀溶液充分攪拌,有淺藍色Cu(OH)2沉淀生成,當溶液的pH=8時,c(Cu2+)=________ mol·L-1(已知Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20)。若在0.10 mol·L-1硫酸銅溶液中通入過量H2S氣體,使Cu2+完全沉淀為CuS,此時溶液中的H+濃度為________ mol·L-1。
5
2.2×10-8
0.20
[對點訓練2] 已知:Cu(OH)2(s) Cu2+(aq)+2OH-(aq),Ksp=2×10-20。
(1)某CuSO4溶液里c(Cu2+)=0.02 mol·L-1,如要生成Cu(OH)2沉淀,應調整溶液的pH大于________。
(2)要使0.2 mol·L-1 CuSO4溶液中的Cu2+沉淀較為完全(即Cu2+濃度降低至原來的千分之一),則應向溶液里加入NaOH溶液,使溶液pH等于________。
5
6
考點三　沉淀溶解平衡圖像
必備知識 梳理
1.兩類沉淀溶解平衡圖像
(1)沉淀溶解平衡——濃度圖像
①典型示例(以某溫度下AgBr在水中的沉淀溶解平衡曲線為例)
②圖中點的變化及分析
a→c 曲線上變化,增大c(Br-)
d→c 加入AgNO3(忽略溶液體積變化)
c→a 曲線上變化,增大c(Ag+)
曲線上方的點表示有沉淀生成,曲線下方的點表示不飽和溶液,曲線上的點處于平衡狀態 (2)沉淀溶解平衡——對數圖像
類型①:正對數[lg c(M+)~lg c(R-)]曲線
以CuS、ZnS為例
曲線可 知信息 ①曲線上各點的意義:每條曲線上任一點都表示飽和溶液,曲線上方的任一點均表示過飽和溶液,此時有沉淀析出,曲線下方的任一點均表示不飽和溶液
ZnS曲線:a點表示飽和溶液,c點表示不飽和溶液
CuS曲線:b點表示飽和溶液,c點表示過飽和溶液
②計算Ksp:由曲線上面給定數據可以計算CuS、ZnS的Ksp
③比較Ksp大小:Ksp(ZnS)>Ksp(CuS)
類型②:負對數[-lg c(M+)~-lg c(R-)]曲線
圖像展示
2.沉淀滴定曲線
沉淀滴定曲線是沉淀滴定過程中構成難溶電解質的離子濃度與沉淀劑加入量之間的關系曲線。如向10 mL 0.2 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加0.2 mol·L-1的Na2S溶液:
滴定曲線 曲線可知信息
①曲線上各點的意義:曲線上任一點(a、b、c點)都表示飽和溶液
②計算Ksp:由b點恰好完全反應可知c(Cu2+)=10-17.7,進而求出Ksp=10-17.7×10-17.7=10-35.4
③比較a、b、c三點水的電離程度大小
關鍵能力 提升
考向1 沉淀溶解平衡濃度圖像分析
例1(2023·廣東深圳外國語學校檢測)已知MSO4和MCO3是兩種難溶性鹽。常溫下兩種物質的溶解度曲線如圖所示,下列敘述錯誤的是(　　)
C
A.Ksp(MCO3)=9.0×10-10
B.c點的縱坐標為0.33
C.將1 L含1 mol MSO4的懸濁液中分散質完全轉化為MCO3,需要加1 mol Na2CO3固體
[對點訓練1] 在T ℃時,鉻酸銀(Ag2CrO4)在水溶液中的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。下列說法中不正確的是(　　)
A.T ℃時,在Y點和Z點,Ag2CrO4的Ksp相等
B.向飽和Ag2CrO4溶液中加入固體K2CrO4不能使溶液由Y點變為X點
C.T ℃時,Ag2CrO4的Ksp為1×10-8
D.圖中
C
考向2 沉淀溶解平衡對數圖像
例2(2023·全國甲卷)下圖為Fe(OH)3、Al(OH)3和Cu(OH)2在水中達沉淀溶解平衡時的pM-pH關系圖(pM=-lg[c(M)/(mol·L-1)];c(M)≤10-5 mol·L-1可認為M離子沉淀完全)。下列敘述正確的是(　　)
A.由a點可求得Ksp[Fe(OH)3]=10-8.5
B.pH=4時Al(OH)3的溶解度為 mol·L-1
C.濃度均為0.01 mol·L-1的Al3+和Fe3+可通過分步沉淀進行分離
D.Al3+、Cu2+混合溶液中c(Cu2+)=0.2 mol·L-1時二者不會同時沉淀
C
解析 本題通過圖像考查難溶電解質的沉淀溶解平衡及Ksp的相關計算。
a點c(Fe3+)=10-2.5 mol·L-1,c(OH-)=10-12 mol·L-1,則Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-)=10-2.5×(10-12)3=10-38.5,A項錯誤。
pH=5時,c(Al3+)=10-6 mol·L-1,c(OH-)=10-9 mol·L-1, Ksp[Al(OH)3]=c(Al3+)·c3(OH-)=10-6×(10-9)3=10-33;
pH=4時,c(Al3+)= mol·L-1=10-3 mol·L-1,B項錯誤。
根據溶液中離子被沉淀完全時c(M)≤10-5 mol·L-1,當Fe3+被沉淀完全時,有c(Fe3+)≤10-5 mol·L-1,由圖中給出的曲線可得此時溶液的pH≈2.8,即c(OH-) ≈1.0×10-11.2 mol·L-1。對于濃度為0.01 mol·L-1的Al3+,若要生成Al(OH)3沉淀,由圖中曲線可得pH≈3.6,即c(OH-)≈1.0×10-10.4 mol·L-1。顯然,Fe3+被沉淀完全時的c(OH-)小于Al3+開始生成沉淀時的c(OH-),不能生成Al(OH)3沉
淀,因此將溶液的pH控制在2.8~3.6之間,可利用分步沉淀的方法將Al3+和Fe3+進行分離,C項正確。同理,對于Al3+和Cu2+的混合溶液,當Al3+被沉淀完全時,有c(Al3+)≤10-5 mol·L-1,對應溶液的pH≈4.6。此時根據圖中曲線可得,Cu(OH)2在水中達沉淀溶解平衡時的c(Cu2+)≈0.1 mol·L-1;而混合溶液中的c(Cu2+)=0.2 mol·L-1,故此時反應物的濃度高于平衡時Cu2+的濃度,將會產生Cu(OH)2沉淀,即Al3+和0.2 mol·L-1的Cu2+可以共同產生沉淀,D項錯誤。
[對點訓練2] (2023·全國乙卷)一定溫度下,AgCl和Ag2CrO4的沉淀溶解平衡曲線如圖所示。
C
考向3 沉淀滴定曲線分析
例3(2022·湖南卷)室溫時,用0.100 mol·L-1的標準AgNO3溶液滴定15.00 mL濃度相等的Cl-、Br-和I-混合溶液,通過電位滴定法獲得lg c(Ag+)與V(AgNO3溶液)的關系曲線如圖所示[忽略沉淀對離子的吸附作用。若溶液中離子濃度小于1.0×10-5 mol·L-1時,認為該離子沉淀完全。Ksp(AgCl)=1.8×10-10,Ksp(AgBr)=5.4×10-13,Ksp(AgI)=8.5×10-17]。
下列說法正確的是(　　)
A.a點:有白色沉淀生成
B.原溶液中I-的濃度為0.100 mol·L-1
C.當Br-沉淀完全時,已經有部分Cl-沉淀
D.b點:c(Cl-)>c(Br-)>c(I-)>c(Ag+)
C
解析 本題考查沉淀滴定曲線及相關計算和判斷。
根據Ksp數據可知,Cl-、Br-、I-相同的溶液中,滴加AgNO3溶液,I-首先形成沉淀,A項錯誤;從圖像可知,加入AgNO3溶液4.50 mL時Cl-、Br-、I-三種離子均已沉淀完全,0.100 mol·L-1×4.50×10-3 L=c×15.00×10-3 L×3,解得c=0.01 mol·L-1,B項錯誤;根據Ksp可知,Br-完全沉淀時c(Ag+)=5.4×10-8 mol·L-1,根據Ksp(AgCl)=1.8×10-10可知,c(Cl-)最大值為 mol·L-1 ≈3.3×10-3 mol·L-1,即Cl-已有部分沉淀,C項正確;當Cl-完全沉淀時, c(Ag+)=1.8×10-5 mol·L-1,代入AgBr、AgI的Ksp可得,Br-、I-濃度分別為3×10-8 mol·L-1和4.7×10-12 mol·L-1,則b點離子濃度:c(Ag+)>c(Cl-)>c(Br-)> c(I-),D項錯誤。
[對點訓練3] 常溫下,向10 mL 0.10 mol·L-1 CuCl2溶液中滴加0.10 mol·L-1 Na2S溶液,滴加過程中-lg c(Cu2+)與Na2S溶液體積(V)的關系如圖所示。下列說法正確的是(　　)

A.Ksp(CuS)的數量級為10-34
B.曲線上a點溶液中,c(S2-)·c(Cu2+)>Ksp(CuS)
C.a、b、c三點溶液中,n(H+)和n(OH-)的積最小的為b點
D.c點溶液中:c(Na+)>c(Cl-)>c(S2-)>c(OH-)>c(H+)
D
素養發展進階
進階1練易錯·避陷阱
1.(2023·廣東廣州二模)常溫下,向含有CH3COOH、CuSO4、FeSO4的工業廢水中逐滴加入NaOH溶液,pM隨pH的變化關系如圖所示[pM表示
或-lg c(Cu2+)或-lg c(Fe2+)]。
已知:Ka(CH3COOH)=10-4.8,Ksp[Cu(OH)2]=10-19.7。若溶液中離子濃度小于10-5 mol·L-1,認為該離子沉淀完全。下列說法不正確的是(　　)
B
A.線①表示-lg c(Cu2+)與pH的關系
B.pH=5時,溶液中c(CH3COOH)>c(CH3COO-)
C.pH=7時,可認為Cu2+沉淀完全
D
進階2 練熱點·提素能
3.(2023·廣東廣州統考)常溫下,CuS、FeS飽和溶液中陽離子M2+、陰離子S2-的濃度負對數關系如圖所示。已知Ksp(FeS)=6.3×10-18,Ksp(CuS)= 6.3×10-36。下列說法中錯誤的是(　　)
D
A.FeS固體能用于去除工業廢水中的Cu2+
B.線A代表FeS,q點可表示FeS的不飽和溶液
C.向線B代表的體系中加入少量Na2S固體,可實現由p點到q點的移動
D.向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,當兩種沉淀共存時,
解析 FeS的溶度積比CuS的溶度積大,則FeS能轉化為更難溶的CuS,故FeS固體能用于去除工業廢水中的Cu2+,A正確;圖像的橫、縱坐標為陽離子、陰離子濃度的負對數,坐標值越大,離子濃度越小,故線A代表的難溶物的溶度積更大,故線A代表FeS,q點對于FeS來說,離子積小于溶度積,故可表示FeS的不飽和溶液,B正確;向線B代表的體系中加入少量Na2S固體,S2-濃度增大,CuS的溶解平衡逆向移動,Cu2+濃度減小,故不可實現由p點到q點的移動,C錯誤;向FeSO4和CuSO4混合溶液中加入Na2S溶液,當兩種沉淀共存時,
4.用0.100 mol·L-1 AgNO3溶液滴定50.0 mL 0.050 0 mol·L-1 Cl-溶液的滴定曲線如圖所示。下列有關描述錯誤的是(　　)
A.根據曲線數據計算可知Ksp(AgCl)的數量級為10-10
B.曲線上各點的溶液滿足關系式c(Ag+)·c(Cl-)=Ksp(AgCl)
C.相同實驗條件下,若改為0.040 0 mol·L-1 Cl-,反應終點c移到a
D.相同實驗條件下,若改為0.050 0 mol·L-1 Br-,反應終點c向b方向移動
C
進階3 研真題·明考向
5.(2023·全國新課標卷)向AgCl飽和溶液(有足量AgCl固體)中滴加氨水,發生反應Ag++NH3 [Ag(NH3)]+和[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+。lg[c(M)/(mol·L-1)]與lg[c(NH3)/(mol·L-1)]的關系如下圖所示(其中M代表Ag+、Cl-、[Ag(NH3)]+或[Ag(NH3)2]+)。
下列說法錯誤的是(　　)
A.曲線Ⅰ可視為AgCl溶解度隨NH3濃度變化曲線
B.AgCl的溶度積常數Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=10-9.75
C.反應[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常數K的值為103.81
D.c(NH3)=0.01 mol·L-1時,溶液中c([Ag(NH3)2]+)>c([Ag(NH3)]+)>c(Ag+)
A
解析 本題結合圖像,考查難溶物AgCl及絡合銀離子的平衡移動、平衡常數計算等。
溶液中存在足量的AgCl固體,根據平衡移動原理,隨著氨水的滴加AgCl溶解度逐漸增大,則Cl-濃度增大、Ag+濃度減小,[Ag(NH3)]+開始占優勢,而隨著氨水的滴加[Ag(NH3)2]+濃度會逐漸超過[Ag(NH3)]+,結合圖像可知,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分別代表[Ag(NH3)2]+、[Ag(NH3)]+、Ag+、Cl-。
曲線Ⅰ代表[Ag(NH3)2]+濃度隨NH3濃度變化曲線,A錯誤;根據lg[c(NH3)/(mol·L-1)]=-1相關數據進行計算,AgCl的溶度積常數Ksp=c(Ag+)·c(Cl-)=10-7.40×10-2.35=10-9.75,B正確;根據lg[c(NH3)/(mol·L-1)]=-1相關數據計算反應[Ag(NH3)]++NH3 [Ag(NH3)2]+的平衡常數,可得
K= =103.81,C正確;c(NH3)=0.01 mol·L-1時,lg[c(NH3)/(mol·L-1)]=-2,溶液中c([Ag(NH3)2]+)>c([Ag(NH3)]+)>c(Ag+),D正確。
6.(2023·北京卷,14)利用平衡移動原理,分析一定溫度下Mg2+在不同pH的Na2CO3體系中的可能產物。
已知:ⅰ.圖1中曲線表示Na2CO3體系中各含碳粒子的物質的量分數與pH的關系。
圖1
圖2
C

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